Широтно-импульсный терморегулятор Советский патент 1980 года по МПК G05D23/26 

(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР Изобретение предназначено для регулирования мощности в нагревателях активных систем термостатирования, в которых необходимо иметь колебания температурьа порядка сотых долей градуса за промежутки времени, равные I-0,01 с и поддержание ее среднего значения с точностью сотых долей градуса в диапазоне температур окружа ющей среды (-60) -(-f6O)°C. Известен релейно-импульсный регулятор, который содержит релейный элемент с гистерезисом, электромагнитное реле с запаздыванием на отпускание, регулирующее устройство, изменяющее уровень регулируемой величины в объекте по определенному закону, транзисторы, на которых выполнен несимметричиый мультивибратор с большой скважностью импульсов, причем время, когда мультивибратор находится в нерабочем состоянии, должно быть больше времени отпускания релейного элемента и меньше времени запаздывания электромагнитного реле, транзисторы, образующие электрониый KJlЮч, управляемый мультивибратором К недостаткам регулятора следует отнести иаличие электромагнитных реле, увеличивающих габариты и снижающих надежность схемы, а также сложность настройки, оторая обусловлена подбором режима работы мультивибратора в соответствии с временами срабатывания электромагнитных реле. Этот режим сложно стабилизировать при изменении температуры окружающей среды, что снижает точность поддержания среднего значения температурь. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее т рмочувствительный мост, формирующий усилитель, предварительный усилитель, усилитель мощиости в режиме переключения, источник синусоидального пульсирующего напряжения (2). Недостатком устройства является то, что формирующий усилитель построен с применением источника пульсирующего синусоидального напряжения. Создание подобных источников со стабильностью амплитуды более °/о и коэффициентом формы тоге же порядка при изменении температуры окружающей среды является очеиь сложно. Цель изобретения - повышение точности и надежности терморегулятора. Поставленная цель достигается тем, что терморегулятор содержит элемент емкостной обратной СВЯ31. и подключенный к форь мирующему усилителю источник постоянного напряжения, причем элемент емкостной обратной связи включен между входом и выходом формирующего усилителя. На фиг. приведена схема терморегулятора; на фиг. 2 - эпюры напряжений и график изменения температуры нагревателя и термодатчика при условном временя запаздывания., Широтно-чмпульсный терморегулятор содержит термочувствительный мост 1, предварительный усилитель 2, формирующий усилитель 3, который формирует импульсы переменной скважности, усилитель 4 мощности, нагреватель 5. Усилитель 3 состоит из двух каскадов усиления собранных на схеме с общим эмиттером, первый - на тран зисторе б, второй - на транзисторе 7, охваченных положительной обратной связью через, емкостный элемент 8 обратной связи с коллектора транзистора 7, в цепь которого включен резистор 9, на базу транзистора б, у которого в цепи база-эмиттер включен резистор 10. Схема подключена к источ нику 11 постоянного напряжения. Терморегулятор работает следующим образом, Сигнал пропорциональный отклонению температуры в термостате с выходной диагонали термочувствительного моста 1 усиливается предварительным усилителем 2 и поступает на базу транзистора б формирую щего усилителя 3. В режиме разогрева сиг нал на выходе предварительного усилителя 2 больше значения напряжения насыще ння на базе транзистора 6, поэтому он на ходнтся в режиме глубокого насыщения, а транзистор 7 закрыт. Усилитель 4 мощности в это время открыт и в нагревателе 5 выделяется максимальная мощность. По мере разогрева температура в термостате приближается к рабочей и сигнал на выходе термочувствительного моста 1 уменьшается до величины, равной напряжению пере хода Uj , транзистор б из режима насыщения переходит в активный режим, момент времени t i и напряжение на его коллекторе Уцб возрастает, а на коллекторе транзистора 7 падает. В результате лавинообразного процесса, возникающего за счет, емкостной положительной обратной связи, транзистор б запирается, а транзистор 7 переходит в режим насыщения. Емкостный элементы 8 обратной связи с этого момен та разряжается по цепи коллектор -эмитер открытого транзистора 7, резистор 10. ок разряда создает на резисторе 10 апряжение Uo обратной полярности, удеривающее транзистор б в запертом состояии. Усилитель 4 мощности в течение этого ремени закрыт и ток в нагревателе отсуттвует. . На базе транзистора .6 действует сумма вух напряжений Ujr напряжения управения и УЗ, поступающего с выхода предварительного усилителя 9, и напряжения Uo, обусловленного разрядным током емкостного элемента 8 обратной связи. Когда суммарное напряжение Uj достигнет значения напряжения отпирания (момент времени t j) транзистор б .начинает отпираться, а транзистор 7 - запираться. В результате лавинообразного процесса формирующий усилитель 3 переходит в состояние, когда транзистор б находится в режиме насыщения, а транзистор 7 заперт. С этого момента емкостный элемент 8 обратной связн заряжается по цепи резистор 9, коллектор-эмиттер открытого транзистора б. Ток з аряда Ij его создает падение напряжения U io, удерживающее транзистор б в насыщенном сое тоянии, транзистор 7, следовательно, закрыт, усилитель 4 мощности открыт и в нагревателе 5 протекает ток. В момент t J, когда суммарное напряжение на базе транзистора б достигает уровня начала активной работы транзистора, процесс работы схемы начинает повторяться аналогично процессу, протекающему с момента 11, Формула изобретения Широтно-импульсный терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочувствительный мост, предварительный усилитель, формирующий усилитель и усилитель мощности, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и надежности терморегулятора, он содержит элемент емкостной обратной связи и подключенный к формирующему усилителю источник постоянного напряжения, причем элемент емкостной обратной связи включен между входом и выходом формирующего усилителя Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 1%157, кл. О 05 В.11/1 б, 1960. 2.Авторское свидетельство СССР № 310237, кл. О 05 Р 23/30, 1968 (прототип) 1Л.-1

f Загчииа

t° MutftttdTf и